< Terug naar vorige pagina

Project

Bevorderen van de angiogenese bij allogene tracheatransplantatie d.m.v. tissue-engineering.

Reconstructie van een defect dat meer dan de helft van de lengte van de trachea bedraagt, is tot op heden een grote uitdaging. Reconstructieve opties omvatten zowel het gebruik van autoloog weefsel als allogeen weefsel en synthetische materialen. De huidige aanpak van deze defecten staat nog niet op punt. De recente opkomst van tissue engineering deed de hoop rijzen dat een niet-immunogeen construct kan gecreëerd worden. Deze techniek heeft tot doel om een functionele structuur te creëren voor beschadigd weefsel, door de principes van biologie en engineering te combineren. De eerste resultaten waren veelbelovend. De klinische realiteit temperde dit enthousiasme echter snel.

We startten dit proefschrift met de oppuntstelling van het methodologisch luik, met name het konijnenmodel. Dit proefdiermodel werd door Professor Delaere in de jaren negentig geïntroduceerd als gouden standaard voor onderzoek rond trachea-transplantatie. Dit baanbrekend onderzoek stelde een multidisciplinair team in ons centrum in staat om in 2007 de eerste allogene trachea bij de mens te transplanteren met afbouw van immuunsuppressie. Met het preklinisch onderzoek uitgewerkt in dit proefschrift willen we nog een stap verder denken, richting de creatie van een gedecellulariseerde trachea met een autologe epitheel-bedekking.

De huidige procedures gebruiken elk een eigen techniek om de getransplanteerde trachea van bloedvaten en slijmvlies te voorzien. Dit verschil in visie over de noodzaak van het creëren van een volwaardige submucosale bloedtoevoer en een confluente mucosale bedekking, resulteerde in heterogene uitkomsten. Als een richtsnoer voor toekomstig onderzoek, trachtten we valide criteria te definiëren van succesvolle trachea-transplantatie. Deze minimum-vereisten vormden de basis van onze hieropvolgende experimenten.

In een tweede proefdierstudie vroegen we ons af of allogeen kraakbeen kan getransplanteerd worden zonder immuunsuppressie. De eerste klinische transplantaties door onze groep toonden immers aan dat immuunsuppressieve medicatie na implantatie kon gestopt worden, ondanks het feit dat het kraakbeen van de getransplanteerde trachea van allogene afkomst was. We stelden vast in het konijn dat trachea’s die gestript werden van de sterk immunogene mucosa en submucosa een goede biocompatibiliteit vertoonden tot twee maanden na implantatie. Door een acellulaire dermale matrix te gebruiken als neo-submucosa, kon ook stenose vermeden worden. Ook de daaropvolgende bedekking met wangmucosa was succesvol. Zo konden we een samengesteld construct creëren dat geen klinische afstoting uitlokte. Revascularisatie van de submucosa bleef echter slechts mogelijk door de tube longitudinaal te openen.

De huidige klinische tissue engineering technieken focussen op agressieve decellularisatie van de trachea d.m.v. een detergent en enzym om een volledig acellulair construct te bekomen. Dit heeft mogelijk nefaste gevolgen voor de mechanische integriteit van de luchtpijp. In onze derde preklinische studie toonden we aan dat een minder agressieve decellularisatie niet alleen leidt tot het behoud van chondrocyten en extracellulaire matrix, maar ook tot het behoud van de mechanische stabiliteit van de trachea. In tegenstelling tot meer agressief behandelde transplanten, kon collaps van de trachea zo vermeden worden bij inspiratie.

In navolging hiervan onderzochten we of implantatie van deze beperkt gedecellulariseerde trachea’s mogelijk is. Zoals we reeds vaststelden, was behoud van allogene chondrocyten niet nadelig voor de biocompatibiliteit. Volledige submucosale revascularisatie van de tube gewikkeld in de thoracica-lateralis flap bleek echter opnieuw een beperkende factor. Door de trachea’s longitudinaal te openen werd een barrière weggenomen voor ingroei van submucosale capillairen. Integra(TM) voorkwam stenose tijdens revascularisatie. Buccale greffen bewezen vervolgens een geschikte lichaamseigen mucosale bedekking te vormen. Dit alles werd aangetoond in de heterotope positie, aangezien orthotope transfer van deze constructen wegens de inherente dikte van een transplant met meerlagig wangslijmvlies, praktisch niet mogelijk was.

Om een optimaal resultaat te bekomen, dient het transplant bedekt te worden met een functioneel, eenlagig slijmvlies. Zoals we reeds aantoonden, worden deze cellen best als een confluente laag aangebracht om stenose te vermijden. Daarom focuste onze volgende studie op het cultiveren van een epitheliale cell sheet. De uitdaging lag in de transfer van deze eenlagige cell sheet als een intacte structuur naar het interne oppervlak van de geïmplanteerde trachea. Hiervoor gebruikten we temperatuur-afhankelijke cultuurschalen. Eenmaal de cellen correct werden overgebracht, was het mogelijk om drie dagen later een eenlagig epitheel aan te kleuren op een heterotoop geïmplanteerde trachea. De transfer zelf was echter zeer gevoelig aan temperatuurschommelingen.

Herstel van de submucosale bloedvoorziening bleek in onze experimentele setting, net als in de klinische setting, een belangrijk obstakel. Eerdere onderzoek binnen onze groep toonde aan dat de vorming van bloedvaten in een wonde kan verbeterd worden met behulp van endotheliale progenitor cellen. In onze laatste proefdier-studie onderzochten we daarom of, naast het wikkelen van het transplant in de thoracica-lateralis flap, het bezaaien van de trachea met endotheliale progenitor cellen dit proces kon verbeteren en/of versnellen. We bezaaiden een acellulaire dermate matrix met autologe blood-outgrowth endothelial cells (BOECs), die vervolgens werd ingeplant aan de binnenzijde van de trachea. Hier rond werd de flap gewikkeld. BOECs van het konijn werden succesvol geïsoleerd en gekarakteriseerd. Bovendien konden we aantonen dat bezaaide trachea’s beter gevasculariseerd zijn centraal.

In conclusie, kunnen we stellen dat we in staat waren om een niet-immunogene, mechanisch stabiele trachea te creëren, bekleed met een lichaamseigen epitheel, waarbij de centrale submucosale doorbloeding verbeterde door toevoeging van endotheliale progenitor cellen. Deze dierexperimenten brachten ons dus een belangrijke stap dichter bij de ontwikkeling van een op maat gemaakte, tissue-engineered trachea voor klinische toepassing.

Datum:1 okt 2012 →  30 jan 2018
Trefwoorden:Trachea, Allotransplantation, Tissue-engineering, Heterotopic, Immunosuppression, Revascularization, Rabbit model
Disciplines:Andere biologische wetenschappen
Project type:PhD project